KR100369842B1 - Electronic ballasts for metal halide - Google Patents
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Abstract
본 발명은 입력 역률이 높고, 램프가 점등되지 않을 때 자체 전력소비를 크게 줄이며, 입력전압의 변동에 관계없이 램프출력제어가 항상 일정 하도록 한 고효율의 메탈 할라이트용 안정기에 관한 것으로, 필터부(10) 및 정류부(20)를 통해 입력되는 전압의 변동에 관계없이 항상 일정한 승압전압을 출력하여 고역률을 유지하는 정전압부(30)와, 상기 정전압부(30)를 통해 입력되는 전압을 궤환부(80)를 통해 입력되는 신호에 따라 200V 또는 20~130V로 자동 제어하여 감압 출력하는 출력제어부(40)와, 상기 출력제어부(40)의 출력신호에 따라 방전램프 개방시 입력되는 200V의 고전압이 일정시간 유지되면 출력을 차단하고, 방전램프의 정격전류 흐름시에는 소정의 구형파를 출력하는 DC/AC인버터부(50)와, 상기 DC/AC인버터부(50)의 출력에 따라 고압을 생성하여 램프부(70)로 인가하는 이그나이터부(60)와, 상기 이그나이터부(60)의 출력에 의해 방전램프를 점등하는 램프부(70)와, 상기 램프부(70)에 흐르는 전류를 감지하여 이 신호를 전압으로 변환하여 상기 출력제어부(40)로 피드백시키는 궤환부(80)으로 구성된 것이다.The present invention relates to a high efficiency metal halite ballast which has a high input power factor, greatly reduces its own power consumption when the lamp is not lit, and makes lamp output control constant regardless of a change in the input voltage. 10) and the constant voltage unit 30 that maintains a high power factor by always outputting a constant boosted voltage regardless of the change in the voltage input through the rectifier 20, and the voltage input through the constant voltage unit 30 An output control unit 40 for automatically reducing the pressure by outputting 200V or 20 to 130V according to a signal input through 80 and a high voltage of 200V input when opening a discharge lamp according to the output signal of the output control unit 40 If the output is maintained for a certain time, the output is cut off, and when the rated current flows in the discharge lamp, a high voltage is generated according to the output of the DC / AC inverter unit 50 and a DC / AC inverter unit 50 that outputs a predetermined square wave. Lamp part (7 0) the igniter unit 60 to be applied to the lamp unit, the lamp unit 70 for lighting the discharge lamp by the output of the igniter unit 60, and the current flowing through the lamp unit 70 by sensing the voltage It is composed of a feedback unit 80 to convert the feedback to the output control unit 40.
Description
본 발명은 산업용 램프 구동용 메탈 할라이트(고압방전방식) 안정기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 입력 역률이 높고, 램프가 점등되지 않을 때 자체 전력소비를 크게 줄이며, 입력전압의 변동에 관계없이 램프출력제어가 항상 일정 하도록 한 고효율의 메탈 할라이트용 안정기에 관한 것이다.The present invention relates to a metal halite (high pressure discharge type) ballast for driving an industrial lamp, and more particularly, a high input power factor, greatly reduces the power consumption when the lamp is not lit, regardless of the variation of the input voltage The present invention relates to a ballast for high efficiency metal halite with constant output control.
일반적으로, 가로등 등에 사용되는 산업용 램프를 구동하는 안정기회로는 도 1에 도시된 바와 같이 대부분이 자기식 안정기로 구성되어 있다.In general, a ballast circuit for driving an industrial lamp used in a street lamp or the like is mostly composed of a magnetic ballast as shown in FIG.
따라서, 그 구성을 살펴보면, 전원(AC) 입력단에는 캐패시터(1)가 병렬 연결되고, 상기 전원(AC)의 일측에는 고압 트랜스(2)가 연결되며, 상기 고압트랜스(2)의 출력단과 전원단 사이에는 방전램프(4)가 연결되고, 상기 방전램프(4)와 고압트랜스(2) 사이에는 이그나이터부(3)가 개재되도록 구성된다.Therefore, looking at the configuration, the capacitor (1) is connected in parallel to the power input terminal (AC), the high voltage transformer (2) is connected to one side of the power supply (AC), the output terminal and the power terminal of the high voltage transformer (2) A discharge lamp 4 is connected between the discharge lamps 4 and an igniter unit 3 is interposed between the discharge lamps 4 and the high voltage transformer 2.
여기서, 상기 캐패시터(1)는 입력전원(AC)의 역률 개선용으로 사용된 것이며, 상기 이그나이터부(3)는 고압펄스를 발생하여 입력전압의 피크치에 중첩시킴으로써 얻은 고압을 초기 전원인가시 램프에 인가하는 회로다.Here, the capacitor 1 is used to improve the power factor of the input power source AC, and the igniter unit 3 generates a high voltage pulse and superimposes the peak voltage of the input voltage on an initial power supply lamp. It is a circuit to apply.
이와 같이 구성된 자기식 안정기의 동작을 살펴본다.It looks at the operation of the magnetic ballast configured as described above.
전원(AC)이 인가되면, 인가된 전원(AC)은 고압트랜스(2)를 통해 방전램프(4)에 인가되고, 동시에 고압펄스를 발생하는 이그나이터부(3)의 동작에 따라 상기 방전램프(4)는 인가된 고압전원에 의해 서서히 임피던스가 낮아지게 되고, 결국 램프점등전류가 흐르게 되면서 방전램프(4)는 점등되고, 동시에 이그나이터부(3)는 동작을 멈추게 된다.When the power source AC is applied, the applied power source AC is applied to the discharge lamp 4 through the high voltage transformer 2, and at the same time, the discharge lamp (3) is operated according to the operation of the igniter unit 3 generating the high voltage pulse. 4), the impedance is gradually lowered by the applied high-voltage power supply, and as a result, the lamp lamp current flows, the discharge lamp 4 is turned on, and at the same time, the igniter unit 3 stops the operation.
그러나, 이와 같은 자기식 안정기는 다음과 같은 문제점이 있다.However, such a magnetic ballast has the following problems.
①입력 역률이 낮다. ②부피가 크고 무겁다. ③입력전압변동에 대하여 램프전력 변동률이 그대로 변한다. 즉, 입력전압이 낮으면 램프의 전력이 낮아 램프의 조도가 낮고, 반대로 입력전압이 높으면 램프의 전력이 높아 램프의 조도가 높아져 결국 램프수명이 단축된다. ④램프자체의 현상으로 램프의 수명이 다한 시점에 이르르면 램프의 불빛이 떨리는 현상이 그대로 나타난다. ⑤램프 수명이 다되어 점등이 되지 않는데도 안정기자체에서 소모되는 전력이 많게 된다. 이는 전원(AC)과 고압트랜스(2)와 이그나이터부(3)가 폐회로를 구성하기 때문이다. ⑥램프가 점등이 안될 때에도 이그나이터부(3)에서는 연속적으로 고압펄스를 발생하여 주기 때문에 입력역률이 굉장히 낮게 된다. ⑦입력측의 고조파 함유율이 너무 높다. ⑧램프가 시동되어 완전 점등할때까지 수분동안 정상적인 램프 전류보다 훨씬 높은 전류가 흘러 불필요한 소비전력을 낭비할 뿐 아니라 입력측의 휴즈용량 및 회로 브레이커(circuit breaker) 용량도 증가 시켜야만 하는 문제점이 있다.① Input power factor is low. ② The volume is large and heavy. ③ The ramp power fluctuation rate is changed as it is with respect to the input voltage fluctuation. In other words, when the input voltage is low, the lamp power is low, so that the lamp is low. On the contrary, when the input voltage is high, the lamp power is high, the lamp is high, and the lamp life is shortened. ④ When the lamp reaches the end of its life due to the phenomenon of the lamp itself, the light of the lamp flickers. ⑤ Even though the lamp does not turn on due to the end of its life, the power consumed by the stabilizer itself is high. This is because the power source AC, the high voltage transformer 2 and the igniter unit 3 constitute a closed circuit. (6) The input power factor is very low because the igniter unit 3 continuously generates high voltage pulses even when the lamp is not lit. ⑦ The harmonic content of the input side is too high. ⑧ There is a problem that a much higher current than the normal lamp current flows for a few minutes until the lamp is started and fully lit up, which not only wastes unnecessary power consumption, but also increases the input fuse capacity and circuit breaker capacity.
본 발명은 상기한 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 산업용 고압 방전램프 구동에 적합하도록 입력 역률을 개선하고, 램프가 점등되지 않을시에도 안정기 자체에서 소비되는 전력을 크게 줄이며, 입력전압의 변동에 관계없이 램프출력제어가 항상 일정하도록 한 메탈 할라이트용 안정기를 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the input power factor to be suitable for driving an industrial high-pressure discharge lamp, and greatly reduce the power consumed by the ballast itself even when the lamp is not lit. An object of the present invention is to provide a ballast for metal halite in which the lamp output control is always constant regardless of the voltage variation.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 필터부(10) 및 정류부(20)의 입력단에 연결된 트랜스(T1), 전계효과트랜지스터(FET1), 다이오드(D2) 및 캐패시터(C2)와, 상기 필터부(10) 및 정류부(20)를 통해 입력되는 전압을 분압하여 역률제어용IC(IC1)에 입력하는 분압저항(R3)(R4)과, 상기 캐패시터(C2)에 걸린 출력전압을 분압하여 상기 역률제어용IC(IC1)에는 입력하는 분압저항(R5)(R6)과, 상기 입력전압과 출력전압을 검출 비교하여 상기 전계효과트랜지스터(FET1)를 스위칭제어하는 역률제어용IC(IC1)를 포함하여된 정전압부(30); 상기 정전압부(30)에 연결되고, 그 입력단에는 연결된 전계효과트랜지스터(FET2), 저항(R10), 다이오드(D4), 필터용 쵸크코일(T2) 및 캐패시터(C8)와, 궤환부로부터 피드백되는 전압을 인가받아 기준신호와 비교하여 상기 전계효과트랜지스터(FET2)의 스위칭신호를 출력하는 펄스폭변조IC(IC2)와, 상기 펄스폭변조IC(IC2)의 출력신호를 인가받아 상기 전계효과트랜지스터(FET2)의 게이트에 인가하는 결합트랜스(T3)를 포함하여 된 출력제어부(40); 상기 출력제어부(40)의 출력단에 직렬연결된 제너다이오드(ZD1), 저항(R21)(R22) 및 제어다이오드(D2)와, 소정의 구형파를 출력하도록 연결된 전계효과트랜지스터(FET3)(FET4) 및 전계효과트랜지스터(FET5)(FET6)와, 상기 제어다이오드(ZD2)의 캐소우드단의 전압을 인가받아 이에 따른 신호를 타이머(IC4)로 입력하는 TR어레이IC(IC3)와, 상기 TR어레이IC(IC3)의 출력에 의해 소정시간 동작되는 타이머(IC4)와, 상기타이머(IC4)의 출력단에 연결된 TR어레이IC(IC5)와, 상기 TR어레이IC(IC5)의 출력에 의해 동작 개시되는 멀티바이브레이터(IC6)와, 상기 멀티바이브레이터(IC6)의 출력에 따라 상기 전계효과트랜지스터(FET3~FET6)를 교번하여 스위칭 구동하는 FET구동IC(IC8) 및 EFT구동IC(IC9)를 포함하여 된 DC/AC인버터부(50); 상기 DC/AC인버터부(50)의 출력단에 연결되고 고압발생용 트랜스(T4), 전류제한용 코일(T5) 및 고압 캐패시터(C30)로 구성되어 고압을 출력하는 이그나이터부(60); 상기 이그나이터부(60)의 출력단에 연결되고 방전램프(LP)와 전류감지트랜스(CT)로 이루어진 램프부(70); 및 상기 램프부(70)에 흐르는 전류는 감지하여 전압으로 변환하고 상기 출력제어부(50)의 펄스폭변조IC(IC2)로 인가하는 브리지다이오드IC(IC10), 캐패시터(C31) 및 가변저항(VR)으로 이루어진 궤환부(80); 로 구성된 특징을 가진다.The present invention for achieving the above object is a transformer (T1), field effect transistor (FET1), diode (D2) and capacitor (C2) connected to the input terminal of the filter unit 10 and rectifier 20, and the filter unit (10) and divides the voltage input through the rectifier 20 to divide the voltage divider (R3) (R4) for inputting to the power factor control IC (IC1) and the output voltage applied to the capacitor (C2) for the power factor control. The IC IC1 includes a voltage divider R5 and R6 to be input, and a power factor control IC IC1 for switching and controlling the field effect transistor FET1 by detecting and comparing the input voltage and the output voltage. 30; A field effect transistor (FET2), a resistor (R10), a diode (D4), a choke coil for filter (T2) and a capacitor (C8) connected to the constant voltage unit (30), and an input thereof connected to the constant voltage unit (30). A pulse width modulation IC IC2 for outputting a switching signal of the field effect transistor FET2 by receiving a voltage and a reference signal, and an output signal of the pulse width modulation IC IC2 is applied to the field effect transistor. An output control unit 40 including a coupling transformer T3 applied to the gate of the FET2; Zener diode (ZD1), resistor (R21) (R22) and control diode (D2) connected in series to the output terminal of the output control unit 40, and the field effect transistor (FET3) (FET4) and the electric field connected to output a predetermined square wave TR array IC IC3 for receiving the effect transistor FET5 (FET6), the voltage of the cathode terminal of the control diode ZD2, and inputting the corresponding signal to the timer IC4, and the TR array IC (IC3). A timer IC4 operated for a predetermined time by the output of the "), a TR array IC IC5 connected to the output terminal of the timer IC4, and a multivibrator IC6 started by the output of the TR array IC IC5. ) And a DC / AC inverter unit including an FET driver IC (IC8) and an EFT driver IC (IC9) for switching and switching the field effect transistors FET3 to FET6 according to the output of the multivibrator IC6. 50; An igniter unit 60 connected to the output terminal of the DC / AC inverter unit 50 and configured of a high pressure generating transformer T4, a current limiting coil T5, and a high voltage capacitor C30 to output high pressure; A lamp unit 70 connected to an output terminal of the igniter unit 60 and comprising a discharge lamp LP and a current sensing transformer CT; And a bridge diode IC IC10, a capacitor C31, and a variable resistor VR, which senses a current flowing through the lamp unit 70, converts it into a voltage, and applies it to a pulse width modulation IC IC2 of the output control unit 50. Feedback unit consisting of; It has a feature consisting of.
도 1은 종래의 자기식 안정기를 나타내는 회로 구성도,1 is a circuit configuration diagram showing a conventional magnetic ballast,
도 2는 본 발명에 따른 메탈 할라이트용 안정기의 회로 블록도,2 is a circuit block diagram of a ballast for metal halite according to the present invention;
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압부의 상세 회로도,3 is a detailed circuit diagram of a constant voltage unit according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 출력제어부의 상세 회로도,4 is a detailed circuit diagram of an output control unit according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 DC/AC인버터부의 상세 회로도,5 is a detailed circuit diagram of a DC / AC inverter unit according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이그나이터부, 램프부 및 궤환부의 상세회로도이다.6 is a detailed circuit diagram of an igniter unit, a lamp unit and a feedback unit according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10: 필터부 20: 정류부10: filter unit 20: rectifying unit
30: 정전압부 40: 출력제어부30: constant voltage unit 40: output control unit
50: DC/AC컨버터부 60: 이그나이터부50: DC / AC converter unit 60: igniter unit
70: 램프부 80: 궤환부70: lamp unit 80: feedback unit
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described the present invention in more detail.
도 2는 본 발명에 따른 메탈 할라이트용 안정기의 회로 블록도이다.2 is a circuit block diagram of a ballast for metal halite according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 메탈 할라이트용 안정기는 입력전원(AC)의 서어지(surge)를 제거하거나, 교류성분의 노이즈(noise)를 필터링 하는 필터부(10)와, 상기 필터부(10)를 통해 입력된 신호를 직류로 전파 정류하는 정류부(20)와, 상기 정류부(20)를 통해 입력되는 전압의 변동에 관계없이 항상 일정한 승압전압을 출력하여 고역률을 유지하는 정전압부(30)와, 상기 정전압부(30)를 통해 입력되는 전압을 궤환부(80)를 통해 입력되는 신호에 따라 200V또는 20~130V로자동 제어하여 감압 출력하는 출력제어부(40)와, 상기 출력제어부(40)의 출력신호에 따라 방전램프 개방시 입력되는 200V의 고전압이 일정시간 유지되면 출력을 차단하고, 방전램프의 정격전류 흐름시에는 소정의 구형파를 출력하는 DC/AC인버터부(50)와, 상기 DC/AC인버터부(50)의 출력에 따라 고압을 생성하여 램프부(70)로 인가하는 이그나이터부(60)와, 상기 이그나이터부(60)의 출력에 의해 방전램프를 점등하는 램프부(70)와, 상기 램프부(70)에 흐르는 전류를 감지하여 이 신호를 전압으로 변환하여 상기 출력제어부(40)로 피드백시키는 궤환부(80)으로 구성된다.As shown, the metal halite ballast according to the present invention includes a filter unit 10 for removing a surge of an input power source AC or filtering noise of an AC component, and the filter unit. Rectification unit 20 for full-wave rectifying the signal input through the (10) and the constant voltage unit for maintaining a high power factor by always outputting a constant boost voltage regardless of the variation of the voltage input through the rectifier 20 ( 30 and an output control unit 40 for automatically controlling the voltage input through the constant voltage unit 30 to 200V or 20 to 130V according to a signal input through the feedback unit 80 to output a reduced pressure, and the output control unit According to the output signal of 40, when the high voltage of 200V input when the discharge lamp is maintained is maintained for a certain time, the output is cut off, and when the rated current flows in the discharge lamp, DC / AC inverter unit 50 for outputting a predetermined square wave and According to the output of the DC / AC inverter unit 50, An igniter unit 60 generated and applied to the lamp unit 70, a lamp unit 70 for lighting a discharge lamp by the output of the igniter unit 60, and a current flowing through the lamp unit 70 is sensed. And a feedback unit 80 converting the signal into a voltage and feeding it back to the output control unit 40.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 정전압부(30)의 상세 회로도이다.3 is a detailed circuit diagram of the constant voltage unit 30 according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 정류부(20)의 출력단을 통해 출력되는 전원(AC)의 전파 정류신호(120Hz)가 입력단에 인가되고, 상기 입력단의 일측이 트랜스(T1) 및 다이오드(D2)에 연결됨과 동시에 분압저항(R3)(R4)을 통해 역률제어용IC(IC1)의 입력포트(P2)에 연결되고, 상기 역률제어용IC(IC1)의 출력포트(P3)가 저항(R7)을 통해 전계효과트랜지스터(FET1)의 게이트단에 연결되며, 상기 다이오드(D2)의 캐소우드단이 분압저항(R5)(R6)을 통해 상기 역률제어용IC(IC1)의 입력포트(P1)로 연결하여 구성한 것이다.As shown, a full-wave rectified signal (120 Hz) of the power (AC) output through the output terminal of the rectifier 20 is applied to the input terminal, and one side of the input terminal is connected to the transformer (T1) and diode (D2) at the same time It is connected to the input port P2 of the power factor control IC (IC1) through the voltage divider R3 and R4, and the output port P3 of the power factor control IC (IC1) is connected to the field effect transistor (R7). It is connected to the gate terminal of the FET1, the cathode terminal of the diode (D2) is configured by connecting to the input port (P1) of the power factor control IC (IC1) through the voltage divider (R5) (R6).
여기서, 미설명부호 R1,R2,R8,R9는 저항, C1~C7은 캐패시터, D1,D3는 다이오드이다.Here, reference numerals R1, R2, R8, and R9 are resistors, C1 to C7 are capacitors, and D1 and D3 are diodes.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 출력제어부(40)의 상세 회로도로서, 상기 정전압부(30)의 출력을 입력단(A)(B)으로 입력받고, 그 입력단(A)(B)에는 전계효과트랜지스터(FET2), 저항(R10), 다이오드(D4), 필터용 쵸크코일(T2) 및 캐패시터(C8)가 연결되어 소정출력을 수행하며, 궤환부(80)로부터 피드백되어 인가되는 전압신호(K)가 저항(R14)(R17) 및 캐패시터(C13)를 통해 펄스폭변조IC(IC2)의 입력포트(P1)에 연결되고, 상기 펄스폭변조IC(IC2)의 출력포트(P2)(P3)가 결합트랜스(T3)의 일차측에 연결되고, 상기 결합트랜스(T3)의 2차측이 저항(R20)을 통해 상기 전계효과트랜지스터(FET2)의 게이트단과 소오스단에 각각 연결되도록 구성된다.4 is a detailed circuit diagram of the output control unit 40 according to an embodiment of the present invention, in which the output of the constant voltage unit 30 is input to the input terminals A and B, and to the input terminals A and B. Field effect transistor (FET2), resistor (R10), diode (D4), filter choke coil (T2) and capacitor (C8) are connected to perform a predetermined output, the voltage signal fed back from the feedback unit 80 applied (K) is connected to the input port P1 of the pulse width modulation IC (IC2) via a resistor (R14) (R17) and a capacitor (C13), the output port (P2) of the pulse width modulation IC (IC2) ( P3) is connected to the primary side of the coupling transistor T3, and the secondary side of the coupling transistor T3 is connected to the gate terminal and the source terminal of the field effect transistor FET2 through the resistor R20, respectively.
여기서, 미설명부호, R11~R13,R15,R16,R18,R19은 저항, C9~C12,C14~C16은 캐패시터, D5는 다이오드이다.Here, reference numerals R11 to R13, R15, R16, R18, and R19 are resistors, C9 to C12, C14 to C16 are capacitors, and D5 is a diode.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 DC/AC인버터부(50)의 상세 회로도로서, 상기 출력제어부(40)의 출력을 인가받는 입력단(E)(F) 양단에는 직렬연결된 제너다이오드(ZD1), 저항(R21)(R22) 및 제어다이오드(D2)가 연결되고, 전계효과트랜지스터(FET3~FET6) 및 캐패시터(C17)(C18)가 연결되며, 상기 전계효과트랜지스터(FET3)(FET4)의 출력과 전계효과트랜지스터(FET5)(FET6)의 출력을 통해 출력단(I)(J)에는 소정의 구형파가 출력되도록 연결되고, 상기 제어다이오드(ZD2)의 캐소우드단이 TR(트랜지스터)어레이IC(IC3)의 입력포트(P1)에 연결되고, 상기 TR어레이IC(IC3)의 출력포트(P3)가 저항(R29) 및 캐패시터(C27)를 통해 타이머(IC4)의 입력포트(P3)에 연결되고, 상기 타이머(IC4)의 출력포트(P2)가 TR어레이IC(IC5)에 입력단에 연결된다. 또한, 상기 TR어레이IC(IC5)의 출력포트(P1)가 멀티바이브레이터(IC6)의 입력포트(P1)에 연결되고, 상기 멀티바이브레이터(IC6)의 출력포트(P2)(P3)가 각각 FET구동IC(IC8)(IC9)의입력포트(P1)(P1)에 연결되며, 상기 FET구동IC(IC8)의 출력포트(P2)(P3)가 저항(R23)(R24)을 거쳐 각각 전계효과트랜지스터(FET4) 및 전계효과트랜지스터(FET3)의 게이트에 연결되고, 상기 FET구동IC(IC9)의 출력포트(P2)(P3)가 저항(R25)(R26)을 거쳐 각각 전계효과트랜지스터(FET6) 및 전계효과트랜지스터(FET5)의 게이트에 연결되고, 정전압IC(IC7)의 출력단이 상기 각 IC에 구동전원으로 인가되도록 연결되어 있다.FIG. 5 is a detailed circuit diagram of a DC / AC inverter unit 50 according to an embodiment of the present invention. A zener diode ZD1 connected in series at both ends of an input terminal E and F to which an output of the output controller 40 is applied is shown. ), A resistor (R21) (R22) and the control diode (D2) is connected, the field effect transistors (FET3 ~ FET6) and capacitors (C17) (C18) are connected, the field effect transistor (FET3) (FET4) of The output and the output of the field effect transistor (FET5) (FET6) are connected to the output terminal (I) (J) so that a predetermined square wave is output, and the cathode terminal of the control diode (ZD2) is TR (transistor) array IC ( It is connected to the input port (P1) of the IC3, the output port (P3) of the TR array IC (IC3) is connected to the input port (P3) of the timer (IC4) through a resistor (R29) and a capacitor (C27) The output port P2 of the timer IC4 is connected to an input terminal of the TR array IC5. In addition, the output port P1 of the TR array IC IC5 is connected to the input port P1 of the multivibrator IC6, and the output ports P2 and P3 of the multivibrator IC6 are each FET driven. It is connected to the input ports P1 and P1 of the ICs IC8 and IC9, and the output ports P2 and P3 of the FET driving IC IC8 are each through the R23 and R24 field effect transistors. (FET4) and the gate of the field effect transistor (FET3), and the output port (P2) (P3) of the FET drive IC (IC9) through the resistor (R25) (R26), respectively, the field effect transistor (FET6) and It is connected to the gate of the field effect transistor (FET5), and the output terminal of the constant voltage IC (IC7) is connected to be applied to each of the IC as a driving power source.
미설명부호, C17~C26,C28,C29는 캐패시터, R27,R28,R30,R31,R32는 저항, D6,D7는 다이오드이다.Unexplained symbols C17 to C26, C28 and C29 are capacitors, R27, R28, R30, R31 and R32 are resistors, and D6 and D7 are diodes.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이그나이터부(60), 램프부(70) 및 궤환부(80)의 상세회로도이다.6 is a detailed circuit diagram of the igniter unit 60, the lamp unit 70 and the feedback unit 80 according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 상기 DC/AC인버터부(50)를 통해 출력된 구형파를 입력받는 입력단(I)(J)에는 고압발생용 트랜스(T4), 전류제한용 코일(T5) 및 고압 캐패시터(C30)로 구성된 이그나이터부(60)가 연결되고, 상기 이그나이터부(60)의 출력단에는 방전램프(LP)와 전류감지트랜스(CT)로 이루어진 램프부(70)가 연결되며, 상기 램프부(70)의 전류감지트랜스(CT) 양단에는 브리지다이오드IC(IC10)의 입력포트(P2)(P3)가 연결되고, 상기 브리지다이오드IC(IC10)의 출력포트(P1)(P4)가 캐패시터(C31) 및 가변저항(VR)을 통해 상기 출력제어부(50)의 펄스폭변조IC(IC2)로 인가되도록 구성된 궤환부(80)가 연결 구성된다.As shown, the input terminal (I) (J) receiving the square wave output through the DC / AC inverter unit 50 is a high-voltage generating transformer (T4), a current limiting coil (T5) and a high-voltage capacitor (C30) The igniter unit 60 is configured to be connected, and the lamp unit 70 consisting of the discharge lamp LP and the current sensing transformer CT is connected to the output terminal of the igniter unit 60, the lamp unit 70 Input ports P2 and P3 of the bridge diode IC IC10 are connected to both ends of the current sensing transformer CT, and the output ports P1 and P4 of the bridge diode IC 10 are capacitors C31 and C31. The feedback unit 80 configured to be applied to the pulse width modulation IC IC2 of the output control unit 50 is connected through a variable resistor VR.
이하, 상기와 같이 구성시켜서된 본 발명의 동작을 상세히 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention configured as described above will be described in detail.
먼저, 전원(AC)(220V: 60Hz)을 인가하면 필터부(10)는 인가되는 전원의 서지전압을 제거하거나 교류성분의 노이즈를 필터링하여 정류뷰(20)로 인가한다. 상기 정류부(20)는 인가된 교류전압을 직류전원으로 전파 정류하여 120Hz의 맥류파형을 정전압부(30)로 출력한다.First, when the power supply AC (220V: 60Hz) is applied, the filter unit 10 removes the surge voltage of the applied power or filters the noise of the AC component and applies the rectified view 20. The rectifying unit 20 full-wave rectifies the applied AC voltage to a DC power source and outputs a 120 Hz pulse wave waveform to the constant voltage unit 30.
상기 맥류파형의 정류신호를 인가받은 정전압부(30)는 저항(R3) 및 저항(R4)을 통해 분압된 입력전압을 역률제어용IC(IC1)의 입력포트(P2)로 입력한다. 상기 역률제어용IC(IC1)는 입력포트(P2)로 입력되는 파형에 따라 출력포트(P3)로 소정의 펄스신호를 출력하는데, 이때 하이레벨신호를 출력하면 상기 전계효과트랜지스터(FET1)는 온(ON)되고, 로우레벨신호를 출력하면 상기 전계효과트랜지스터(FET1)는 오프(OFF)된다. 따라서 상기 전계효과트랜지스터(FET1)의 온, 오프 구동에 따라 축척된 에너지의 합이 캐패시터(C2)에 충전되고 상기 캐패시터(C2)에 충전된 전압이 분압저항(R5)(R6)을 통해 역률제어용IC(IC1)의 입력포트(P1)에 입력된다. 상기 역률제어용IC(IC1)는 입력포트(P1)로 입력되는 전압, 즉 캐패시터(C2)의 전압을 검출하여 캐패시터(C2), 즉 정전압부(30)의 출력전압(A-B간)이 낮으면 출력포트(P3)로 출력되는 펄스의 하이레벨신호를 늘려주고, 반대로 정전압부(30)의 출력전압(A-B간)이 높으면 출력포트(P3)로 출력되는 펄스의 하이레벨신호를 줄여주어 전계효과트랜지스터(FET1)를 스위칭 하여주되, 이를 매우 높은 주파수(약 50KHz)로 실행함으로써 입력전압이 220V에서 ±15% 변동하여도 상기 캐패시터(C2)에는 항상 일정한 직류전압(380V)을 유지시켜주면서 항상 고역률을 유지한다.The constant voltage unit 30 receives the rectified signal of the pulse wave waveform and inputs the divided input voltage through the resistor R3 and the resistor R4 to the input port P2 of the power factor control IC IC1. The power factor control IC IC1 outputs a predetermined pulse signal to the output port P3 according to the waveform inputted to the input port P2. When the high level signal is output, the field effect transistor FET1 is turned on. ON), the field effect transistor FET1 is turned OFF when the low level signal is output. Therefore, the sum of the accumulated energy according to the on and off driving of the field effect transistor FET1 is charged in the capacitor C2, and the voltage charged in the capacitor C2 is used for the power factor control through the voltage divider R5 and R6. It is input to the input port P1 of the IC IC1. The power factor control IC IC1 detects the voltage input to the input port P1, that is, the voltage of the capacitor C2, and outputs when the output voltage (between AB) of the capacitor C2, that is, the constant voltage unit 30, is low. To increase the high level signal of the pulse output to the port (P3), on the contrary, if the output voltage (between AB) of the constant voltage unit 30 is high, the high level signal of the pulse output to the output port (P3) is reduced to the field effect transistor Switching (FET1), but at a very high frequency (approximately 50KHz), even if the input voltage fluctuates ± 15% at 220V, the capacitor C2 always maintains a constant DC voltage (380V) and always has a high power factor. Keep it.
상기 정전압부(30)의 출력전압을 인가 받은 출력제어부(40)는 궤환부(80)를통해 입력되는 신호(K)에 따라 그 출력을 제어하는데, 램프부(70)의 방전램프(LP)가 도통이 되지 않았을 때에는 200V정도, 도통이 되었을 때는 최소 20V에서 최대 130V(방전램프의 정격최대전압)까지 출력을 제어한다.The output control unit 40 receiving the output voltage of the constant voltage unit 30 controls the output according to the signal K input through the feedback unit 80, the discharge lamp LP of the lamp unit 70 When the conduction is not conducted, the output is controlled to about 200V, and when conduction is conducted, the output is from minimum 20V to maximum 130V (the rated maximum voltage of the discharge lamp).
따라서, 상기 궤환부(80)로부터 입력되는 전압(K: DC 0~5V)이 저항(R14)을 통해 펄스폭변조IC(IC2)의 입력포트(P1)로 입력되면, 상기 펄스폭변조IC(IC2)는 이때의 신호를 검출하여 이미 설정된 기준전압과 비교하여 상기 전압(K)이 기준전압보다 낮으면 출력포트(P2)(P3)로 하이레벨신호의 듀티를 크게하여 출력하고, 상기 전압(K)이 기준전압보다 높으면 출력포트(P2)(P3)로 하이레벨신호의 듀티를 작게하여 출력한다. 상기 펄스폭변조IC(IC2)의 출력포트(P2)(P3)로부터 출력된 하이레벨신호는 결합트랜스(T3)의 일차측에 인가되어 그 2차측에 전압이 유기되고, 이때 유기된 전압은 저항(R20)을 통해 전계효과트랜지스터(FET2)의 게이트에 인가된다. 따라서 상기 전계효과트랜지스터(FET2)는 도통되고, 입력전압(A-B간)이 쵸크코일(T2) 및 캐패시터(C8)를 통해 출력되되, 상기 전계효과트랜지스터(FET2)의 온타임 듀티를 제어하여 출력전압을 일정하게 출력하게 된다.Therefore, when the voltage K (DC 0 to 5V) input from the feedback unit 80 is input to the input port P1 of the pulse width modulation IC IC2 through the resistor R14, the pulse width modulation IC ( IC2 detects the signal at this time and compares the reference voltage with a predetermined reference voltage, and if the voltage K is lower than the reference voltage, the output of the high level signal is increased to the output ports P2 and P3, and the output voltage is increased. When K) is higher than the reference voltage, the duty of the high level signal is reduced and output to the output ports P2 and P3. The high level signal output from the output port P2 (P3) of the pulse width modulation IC (IC2) is applied to the primary side of the coupling transformer (T3) to induce a voltage on the secondary side, wherein the induced voltage is a resistor. It is applied to the gate of the field effect transistor FET2 via (R20). Therefore, the field effect transistor FET2 is turned on, and an input voltage (AB) is output through the choke coil T2 and the capacitor C8, and the output voltage is controlled by controlling the on-time duty of the field effect transistor FET2. Will be output consistently.
이와 같이 상기 출력제어부(40)를 통해 출력되는 전압이 먼저, 방전램프(LP)가 개방(OPEN)된 상태(초기 시동시, 또는 불량이나 수명으로 인한 개방)로 궤환부(80)를 통해 입력되는 전압(K)이 0V인 경우 E-F간 출력전압은 최대전압인 200V가 되는바, 이러한 전압을 입력받은 DC/AC인버터부(50)는 제너다이오드(ZD1)(ZD2)가 도통되어 제너다이오드(ZD2)의 캐소우단에 걸린 전압(DC 12V)이 TR어레이IC(IC3)의 입력포트(P1)로 입력되어 상기 TR어레이IC(IC3)는 출력포트(P3)로 하이레벨신호를 출력하여 저항(R29) 및 캐패시터(C27)로 이루어진 시정수에 의하여 타이머(IC4)의 입력포트(P3)에 일정시간(예: 20분)동안 소정의 신호를 입력하면, 상기 일정시간후에 상기 타이머(IC4)는 출력포트(P2)로 로우레벨신호를 출력한다. 상기 타이머(IC4)의 로우레벨 출력신호에 의해 TR에레이IC(IC5)는 출력포트(P1)로 하이레벨신호를 출력하여 멀티바이브레이터(IC6)의 입력포트(P1)로는 하이레벨신호가 입력되고, 상기 멀티바이브레이터(IC6)는 출력포트(P2)(P3)로 로우레벨신호를 출력한다.In this way, the voltage output through the output control unit 40 is first input through the feedback unit 80 in a state in which the discharge lamp LP is opened (open at the time of initial start-up or due to failure or lifespan). When the voltage K is 0 V, the output voltage between the EFs is 200 V, which is the maximum voltage. The DC / AC inverter unit 50 receives the zener diodes ZD1 (ZD2) and conducts the zener diodes (ZD2). The voltage (DC 12V) applied to the cathode end of ZD2) is input to the input port P1 of the TR array IC (IC3) so that the TR array IC (IC3) outputs a high level signal to the output port (P3). When a predetermined signal is input to the input port P3 of the timer IC4 for a predetermined time (for example, 20 minutes) by the time constant consisting of the R29 and the capacitor C27, the timer IC4 after the predetermined time. Outputs a low level signal to the output port P2. The TR array IC IC5 outputs the high level signal to the output port P1 by the low level output signal of the timer IC4, and the high level signal is input to the input port P1 of the multivibrator IC6. The multivibrator IC6 outputs a low level signal to the output ports P2 and P3.
따라서, 상기 멀티바이브레이터(IC6)의 출력포트(P2)(P3)로 출력된 로우레벨신호는 각각 FET구동IC(IC9) 및 FET구동IC(IC8)의 입력포트(P1)(P1)에 입력되고, 상기 FET구동IC(IC8)(IC9)는 출력포트(P3)(P3)로는 로우레벨신호를 출력하고, 출력포트(P2)(P2)로는 하이레벨신호를 출력하여 전계효과트랜지스터(FET4) 및 전계효과트랜지스터(FET6)만 구동됨으로써 출력단(I-J)에는 출력이 발생되지 않는다.Therefore, the low level signal outputted to the output ports P2 and P3 of the multivibrator IC6 is input to the input ports P1 and P1 of the FET driver IC IC9 and the FET driver IC IC8, respectively. The FET driving ICs IC8 and IC9 output low-level signals to the output ports P3 and P3, and output high-level signals to the output ports P2 and P2. The field effect transistors FET4 and Since only the field effect transistor FET6 is driven, no output is generated at the output terminal IJ.
따라서, 상기 DC/AC인버터부(50)에서는 방전램프(LP)가 초기 시동시나 개방시 E-F간 200V 입력신호가 소정시간(20분) 이상 지속되면 이를 자동으로 차단하여 안정기를 보호하게 된다.Therefore, in the DC / AC inverter unit 50, when the discharge lamp LP is initially started or opened, if the 200V input signal between E-Fs lasts for a predetermined time (20 minutes), the ballast is automatically protected to protect the ballast.
그러나, 방전램프(LP)가 정상적으로 동작되어 출력제어부(40)의 출력이 20V~130V로 공급되면, 이를 인가받은 DC/AC인버터부(50)에서는 제너다이오드(ZD1)가 차단되어 TR어레이IC(IC3)의 입력포트(P1)에는 로우레벨신호가 입력된다. 따라서, 상기 TR어레이IC(IC3)는 출력포트(P3)로 로우레벨신호를 출력하여 캐패시터(C27)에 충전된 전하가 저항(R28)(R29)을 통해 방전되어 타이머(IC4)의 입력포트(P3)에는 로우레벨신호가 입력되고 타이머(IC3)는 동작되지 않는다.However, when the discharge lamp LP is normally operated and the output of the output control unit 40 is supplied with 20V to 130V, the Zener diode ZD1 is cut off from the DC / AC inverter unit 50 that receives the TR array IC. The low level signal is input to the input port P1 of IC3). Accordingly, the TR array IC IC3 outputs a low level signal to the output port P3 so that the charges charged in the capacitor C27 are discharged through the resistors R28 and R29, so that the input port of the timer IC4 The low level signal is input to P3) and the timer IC3 is not operated.
따라서 상기 타이머(IC4)는 출력포트(P2)로 하이레벨신호를 출력하여 TR어레이IC(IC5)는 출력포트(P1)로 로우레벨신호를 출력하고, 입력포트(P1)로 로우레벨신호를 입력받은 멀티바이브레이터(IC6)는 동작을 개시한다. 이때 멀티바이브레이터(IC6)는 저항(R32)과 캐패시터(C28)로 이루어진 시정수에 의해 120Hz의 주파수를 가진 구형파를 생성하여 출력포트(P2)(P3)로 출력하여 FET구동IC(IC8)과 FET구동IC(IC9)의 입력포트(P1)(P1)로 인가한다.Accordingly, the timer IC4 outputs a high level signal to the output port P2, the TR array IC5 outputs a low level signal to the output port P1, and inputs a low level signal to the input port P1. The received multivibrator IC6 starts operation. At this time, the multivibrator IC6 generates a square wave having a frequency of 120 Hz by the time constant composed of the resistor R32 and the capacitor C28 and outputs the output to the output ports P2 and P3 to the FET driving IC IC8 and the FET. It is applied to the input port P1 (P1) of the driving IC IC9.
상기 구형파를 인가받은 FET구동IC(IC8)(IC9)는 출력포트(P2)(P3)로 각각 스위칭펄스를 출력하는 상기 구형파(120Hz)의 반주기 동안은 전계효과트랜지스터(FET3)과 전계효과트랜지스터(FET6)가 도통되고, 다른 반주기때에는 전계효과트랜지스터(FET4)와 전계효과트랜지스터(FET5)가 도통되도록 하여, 결국 전계효과트랜지스터(FET3)(FET6) 및 전계효과트랜지스터(FET4)(FET5)가 교번하여 스위칭됨으로써 그 출력단인 I-J간에는 120Hz의 구형파가 130V의 전압으로 출력된다.The FET driving IC (IC8) (IC9) receiving the square wave is a field effect transistor (FET3) and a field effect transistor (FET3) during the half period of the square wave (120Hz) which outputs a switching pulse to the output ports P2 and P3, respectively. FET6 is conducted, and at another half cycle, the field effect transistor FET4 and the field effect transistor FET5 are conducted so that the field effect transistor FET3 (FET6) and the field effect transistor (FET4) (FET5) alternately. By switching, a square wave of 120 Hz is output at a voltage of 130 V between the output terminals IJ.
상기 DC/AC인버터부(50)를 통해 출력되는 구형파는 이그나이터부(60)의 고압트랜스(T4)에 인가되고 동시에 전류제한용 코일(T5)을 통하고 고압 캐패시터(C30)의 충방전에 의해 램프부(70)의 방전램프(LP)에는 먼저 고압이 인가된다. 차후 상기 고압에 의해 상기 방전램프(LP)가 점등되면 상기 방전램프(LP)의 내부는 상당히 낮은 임피던스를 가지게 되어 상기 캐패시터(C30)에 충전된 전하는 상기 방전램프(LP)의 내부 임피던스에 의해 무시되고, 또한 I-J간의 전압이 200V에서130V로 낮아져 캐패시터(C30)에는 매우 낮은 전압이 충전되며 더 이상의 고압이 발생되지 않는다.The square wave output through the DC / AC inverter unit 50 is applied to the high voltage transformer T4 of the igniter unit 60 and is simultaneously charged and discharged through the current limiting coil T5 and the high voltage capacitor C30. The high pressure is first applied to the discharge lamp LP of the lamp unit 70. Subsequently, when the discharge lamp LP is turned on by the high voltage, the inside of the discharge lamp LP has a fairly low impedance, so that the charge charged in the capacitor C30 is ignored by the internal impedance of the discharge lamp LP. In addition, the voltage between the IJ is lowered from 200V to 130V so that the capacitor C30 is charged with a very low voltage and no high voltage is generated.
또한, 상기 방전램프(LP)에 흐르는 전류를 감지하는 전류감지트랜스(CT)의 양단에 연결된 브리지다이오드IC(IC10)는 상기 전류감지트랜스(CT)를 통해 감지된 전류를 전압으로 변환하여 출력한다. 따라서 상기 브릿지다이오드(IC10)의 출력포트(P1)(P4)로 출력되는 전압은 캐패시터(C31) 및 가변저항(VR)을 통해 상기 출력제어부(40)로 인가되는데, 이때의 전압(K)은 상기 방전램프(LP)가 점등되지 이전의 시동시 또는 램프가 개방된 상태에서는 OV이고, 상기 방전램프(LP)가 점등되는 시점에서는 0V초과~5V의 값을 가지게 된다.In addition, the bridge diode IC IC10 connected to both ends of the current sensing transformer CT for sensing the current flowing through the discharge lamp LP converts the current sensed through the current sensing transformer CT into a voltage and outputs the voltage. . Accordingly, the voltage output to the output ports P1 and P4 of the bridge diode IC10 is applied to the output control unit 40 through the capacitor C31 and the variable resistor VR, wherein the voltage K is When the discharge lamp LP is not turned on or when the lamp is opened, the discharge lamp LP is OV. When the discharge lamp LP is turned on, the discharge lamp LP has a value of 0V to 5V.
이상에서와 같이 본 발명은 ①입력 역률이 0.97~1로 매우 높다. ②입력전압 변동(±15%)에 대하여 램프 전력 변동율이 거의 없으며, 이는 입력전압이 ±15% 변동하여도 램프밝기는 항상 일정하다. ③램프수명 말기현상, 즉 램프가 떨리는 현상이 없다. ④램프가 점등되지 않을때에도 안정기 자체에서 소모되는 전력이 매우적다. ⑤램프가 점등 안될시 최대 20분 후면 안정기 자체는 오프가 되므로 고압펄스를 발생하지 않는다. ⑥입력측의 고조파 함유율이 3%미만으로 매우 낮다. ⑦램프가 시동되어 완전 점등될 때까지 항상 거의 일정한 전류가 흘러 용량증가 및 증설이 필요없다. ⑧부피가 적고 무게가 매우 가벼운 등 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention has a very high input power factor of 0.97 to 1. ② There is almost no change in lamp power with respect to input voltage fluctuation (± 15%), and lamp brightness is always constant even if input voltage fluctuates ± 15%. ③ No end of lamp life, that is, the lamp shakes. ④ Even when the lamp is not turned on, the power consumed by the ballast itself is very small. ⑤ If the lamp doesn't turn on, the ballast itself will be turned off for up to 20 minutes. ⑥ The harmonic content of the input side is very low, less than 3%. ⑦ Almost constant current flows all the time until the lamp is turned on and fully lit, so there is no need to increase capacity or add capacity. ⑧ It is a very useful invention with little volume and very light weight.
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| KR10-2001-0003113A KR100369842B1 (en) | 2001-01-19 | 2001-01-19 | Electronic ballasts for metal halide |
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